地基微波辐射计资料的质量控制及同化应用研究

针对地基微波辐射计反演资料的质量问题,利用北京区域7个站点的RPG-HATPRO型微波辐射计反演的温湿数据,在传统质量控制方法的基础上,通过增加双权重检查和偏差订正方法,设计了新的质量控制方案,而后针对质量控制后的温湿廓线开展了同化应用研究,结果表明:只有个别站点的反演温度误差较大,反演温度误差大的站点在质量控制前最大均方根误差为8℃,但在质量控制后均方根误差下降到4℃以内,误差下降50%以上,而对于反演温度误差小的站点,质量控制只对高层数据有所改善;进一步分析表明所有站点的反演相对湿度误差都比较大,在质量控制前反演的相对湿度均方根误差最大甚至达到50%,但在质量控制后所有站点反演的相对湿度均方根误差都降到20%以内,误差显著降低,同时经过质量控制后的反演温湿数据误差平均偏差降为0左右,误差满足高斯分布,符合同化的要求。同化试验表明:与控制试验相比,同化质量控制后的地基微波辐射计反演温湿廓线资料能有效改善模式对所有量级的6 h累积降水量预报,无论是降水中心位置预报还是降水量级预报,都使得模式降水预报更加趋近实况,同化试验还表明同化对温湿场有较大影响,使得模式温湿场更加合理,能有效提高模式的预报准确率。

巴中市大气污染防治地面催化剂发生器布设的可行性研究

2018年以来,巴中市人工影响天气作业应用于巴中城区大气污染防治,对提升巴中市空气质量,降低大气污染物浓度发挥了重要作用。但是,巴中市人工影响天气作业方式单一,不能满足巴中市大气污染防治日益增长的需要。近年来,一种新型的人工影响天气作业方式—地面AgI催化剂发生器(简称地面催化剂发生器、地面焰炉)在四川多地应用于大气污染防治。但据了解,该方式在建设前大多数均未进行可行性评估,建成后作业效果并不理想。因此,本文旨在结合巴中市地理环境、气象条件、上升气流、大气污染防治需求等因素,采用文献调研、资料分析、现场调查等方法,对在巴中市周边是否适合布设地面催化剂发生器的可行性进行科学研究,并确定了地面催化剂发生器的合理安装位置,为后期布设地面催化剂发生器提供了科学指导,助力巴中市大气污染的防治。

微波辐射计亮温观测质量控制研究

针对武汉MP-3000A型微波辐射计,将无线电探空资料代入辐射传输模式(MWCLD),计算出该辐射计各通道的亮温,再与实际观测的亮温值进行对比,通过个例分析该辐射计观测值与计算值的一致性并判断各通道观测值的合理性。分析结果表明:模式计算值与观测值之间有很好的一致性,并且经过偏差订正或线性订正后的数据,可用于检查辐射计在各个通道的运行状态,从而建立有效的针对地基微波辐射计资料的质量控制方案。

空间机械手模拟器系统设计与实验研究

空间机器人系统复杂,需要在地面进行充分的实验以验证和评估其设计方案和控制算法。为了对系统方案中各部件电气接口设计的有效性、信息传递的正确性进行检验,同时,演示验证信息管理、任务调度的实时性,以及在轨执行任务的能力,设计并研制了一套空间机械手模拟器系统。该系统由空间机械手中央控制器模拟器、关节电模拟器、手爪电模拟器、手眼相机电模拟器、图形仿真器、空间机械手动力学模块和信息调度仿真器组成,各部件之间的电气连接与星上实际系统一致。通过HLA/RTI(Run Time Infrastructure)仿真支撑环境与航天器姿轨控系统进行信息同步和交互,实现了空间机器人在轨任务的仿真。最后提出了一种空间机器人在轨协调控制方法,利用该系统进行了空间机器人协调控制圆弧实验,实验结果表明该系统设计合理、运行稳定,采用的协调控制方法可行有效。

绳系卫星收放控制地面实验研究

根据天-地动力学相似原理,设计了圆轨道绳系卫星面内运动地面实验系统。该系统的特色在于:利用气垫和喷气模拟卫星系统的空间动力学环境,如重力梯度和Coriolis力。基于计算机视觉和无线局域网技术,构建了在线测控子系统。根据在线优化及滚动时域控制理论,设计了绳系卫星反馈控制器。所设计的反馈控制律并非以解析形式给出,而是利用Legendre伪谱和非线性规划方法在线计算开环最优轨道来确定。最后,通过示例实验对控制器性能和地面实验系统的有效性进行了考核和验证。

地面强激光操控空间碎片避碰的控制策略

日益增长的太空碎片为载人空间站和卫星带来严重的安全挑战。2011年,NASA提出使用地面连续激光照射空间碎片,利用其微弱的光压力效应,通过长期积累,改变其轨道,从而预防其与航天器可能的碰撞。这一碰撞避免方法并不把太空碎片拉回大气层内,而是防止碰撞,由于不需要航天器机动,且光压的温和作用也对激光器发射功率没有太高要求,因此这种避碰方法受到广泛关注。然而,该方法的提出者采用的迎面照射控制律尽管简单但非最优,故需要设计最优控制律。通过建立两点边值问题模型,以两物体之间距离的最大化为控制目标,求解了最优性条件。仿真显示,经优化后控制律的避碰效果提高程度非常显著,提高幅度与初轨有关,通常为25%~125%。

Rec-EOF质量控制方法在地面观测2m比湿中的应用

针对地面观测站资料,从资料同化的角度出发,通过引入递归的概念,提出了递归经验正交质量控制(Rec-EOF QC)方法,并将该方案应用于不同时段的地面观测资料和不同种类的背景场资料中。结果表明:Rec-EOF QC方法一般在递归4次之后,质量控制过程达到稳定状态。通过递归方法,该质量控制方案能够通过资料本身调整质量控制的临界值,对资料具有普适性。而且与传统EOF QC方法相比,Rec-EOF QC方案能识别出更多的离群值,并且可以使观测偏差也更接近于高斯分布。另外还研究了背景场差异对质量控制的影响,分别利用FNL、ERA-Interim和JRA-25三组资料作为背景场进行地面质量质量控制试验,结果表明JRA-25剔除的资料最多,ERA-Interim次之,FNL最小。无论选用何种资料作为背景场,冬季的资料剔除率始终大于夏季的。

多总线地面测试设备中双SDRAM控制器的设计

针对某型导弹多总线地面测试设备传输数据量大、传输速度高的要求,设计了一种基于乒乓操作的SDRAM控制器作为测试设备数据缓存器。详细介绍了以FPGA为主控器的设计方案,包括SDRAM内部接口设计、数据传输过程以及乒乓操作的实现方法。通过图像发生装置将图像数据发送给测试总线,对控制器功能进行验证,数据读写速率稳定达到125 Mbit/s,证明本控制器具有良好的性能,能够满足多总线地面测试设备的需求。

空地协同网络化防空数据融合系统建模

针对信息化条件下防空作战面临的复杂电磁环境,结合空基指控系统和地基防空武器网络化作战系统的结构、功能及特性,给出了空地异类平台多传感器系统集中式、分布式和混合式的组网结构,构建了新型空地协同网络化防空数据融合系统模型,为提高现代化防空系统作战性能提供了一条便捷的途径。

基于一维变分算法的地基微波辐射计遥感大气温湿廓线研究

为研究地基微波辐射计遥感温、湿度廓线的一维变分算法的反演能力,用北京地区2010—2011年00和12时(世界时)的多通道地基微波辐射计亮温资料进行试验。首先,利用同时次的地面观测资料、红外亮温(由地基微波辐射计自带红外传感器测得)及探空观测数据,给出提取无云样本的方案,得到432个无云样本;再以辐射传输模式计算得到的模拟亮温为参考,对无云条件下的观测亮温进行质量控制;然后利用探空数据进行模拟试验,结果发现,一维变分算法对3 km以下的温度廓线有较大调整。使反演结果更加接近探空,而对湿度廓线在0—10 km都有不同程度的优化;最后利用一维变分算法对地基微波辐射计观测亮温进行大气温湿廓线反演,将结果与探空对比可以看出,温度廓线的均方根误差小于2.9 K,绝对湿度的均方根误差小于0.47 g/m^3;进一步与地基微波辐射计自带神经网络的反演结果比较表明,一维变分的反演结果更接近实际大气。

基于控制线模式的高分辨率遥感影像几何纠正模型

在数字摄影测量和遥感数据处理工作中,通常在物方很难找出与像方对应的地面点,所以控制点大多数需要去布标才能在像片上找到明显的对应点。对于这种情况,研究利用高级几何特征地物如直线代替点作为控制要素进行遥感影像的几何精纠正的可行性,进一步采用基于控制线模式的通用成像模型的合理性。并通过实验来分析基于控制线模式的几何纠正模型的精度。

地面基站对机载激光雷达精度的影响

简要叙述了机载激光雷达系统的各个组成部分,并分析了系统的误差因素,在此基础上结合绵成乐城际铁路牵引站线路工程实际数据对不同基站数与机载全球定位系统(GPS)进行差分处理,对得到的飞行航迹的正反算离差值均值、分布图以及照片位置精度进行详细比较分析,最后得出提高数据精度的地面基站布设方案。

CBTC系统WLAN车地无线通信网络在线监测关键技术及应用

目前国内大部分城市轨道交通车地无线通信系统仍采用IEEE 802.11 b/g协议,工作在2.4 GHz ISM开放频段,车地通信故障易造成列车紧急停车等情况。针对目前车地无线通信监测完整性和实用性不足、全链条监测手段缺乏等问题,结合无线通信系统范围广、场景多、故障现象迷惑性强等特点,融合无线场强采集、数据流监听、无线图谱定位、贝叶斯网络故障等定位技术,利用软硬件结合的方式构建全链条车地无线智能分析监测系统。采用射频处理单元+运行处理单元软硬件分离的架构模式设计无线监测终端,采用C/S架构和人工智能技术设计车地无线智能分析监测系统,实现从车载到轨旁无线场强、漫游切换、多信道监测等智能分析功能。该系统已在北京地铁亦庄线、昌平线、10号线等多条线路上应用,运用效果良好,满足现场无线监测需求,大幅提升了车地无线通信监测能力及应急处置响应效率,对保障列车运营安全具有重要意义。

地基GPS水汽遥测系统远程通讯与控制系统及其初步应用

地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段,建立科学合理的GPS数据实时采集通讯网,实时下载观测数据,可为地基GPS资料应用开发成果的业务化推广提供必要的技术支撑,是地基GPS大气水汽遥感系统可否推广应用的一项关键指标。介绍了采用Modem、依托公共电话网(PSTN)建立起来的远程数据通讯和控制系统。使用该系统可通过电话拨号的方式,对GPS水汽探测网内指定的GPS接收机的参数进行设置,还可以下载该接收机内存储的数据文件。该通讯系统的应用,增强了整个GPS遥感大气水汽探测网的可维护性,为最终实现GPS水汽探测网的业务化运行奠定了一定的理论和实践基础。针对该系统存在的数据下载速度慢,依赖人工操作等缺陷,提出了解决问题的思路。

温湿度独立调节技术在夏热冬冷地区的应用研究

通过研究分析,认为一体式热泵型溶液调湿热回收型新风机组加干式风机盘管结合地埋管地源热泵组成的温湿度独立调节空调系统应用效果较好,节能及节地优势明显,在夏热冬冷地区应用有较大的意义。并通过实例证实了研究结论。

中国地基GNSS/MET水汽产品质量控制及与再分析产品的对比评估

本文研究并提出中国地基全球导航卫星系统(GNSS)水汽产品的综合质量控制(CQC)算法。CQC算法由质量检查和综合决策两个环节组成。质量检查环节主要对待检观测数据与其参考数据的差异进行分析,包括界限值检查、考察时间一致性的临近点检查和低通滤波检查,考察空间一致性的邻近站检查、距平值检查和峰谷值检查,以及基于背景场的粗大误差检查等7个模块。每个检查标记出超过阈值的观测数据,随后利用综合决策算法对数据的标记情况进行综合评分,最终给出数据的质量控制码。基于质量控制后的数据,评估了中国第一代全球大气再分析产品(CRA)、ERA-Interim和ERA5等五套再分析数据在中国地区的水汽模拟效果。结果表明几套再分析资料模拟的大气可降水量(PWV)在冬季整体略高于观测,夏季则明显低于观测。在空间上,中国南方地区和西部地区模拟的PWV低于观测,这种情况在夏半年更加明显。相对于观测,CRA的平均偏差(O-B)为0.633 mm,均方根误差为3.650 mm。CRA相对于观测的误差略高于ERA5,但略低于ERA-Interim,明显优于JRA55和NCEP2结果。

基于802.11g的CBTC车地通信子系统建模与分析

CBTC系统是利用连续、大容量的车地双向数字通信实现列车控制信息、列车状态信息传输的先进列车控制系统,CBTC系统中车地通信子系统对于保障列车安全高效的运营具有重要作用。本文根据CBTC移动闭塞系统中的列车追踪模型,分析系统对通信的要求;利用OPNET的三层建模机制,建立基于802.11g的CBTC车地通信系统的系统仿真模型;利用该仿真平台仿真列控业务下的通信系统性能;仿真结果表明,在区间追踪阶段,基于802.11g的无线局域网完全满足列车控制的需要;需要保证车站附近的AP信号覆盖以满足列车进入中间站停车时对通信的要求。

陆用运动体控制系统发展现状与趋势

在高技术战争的背景下,陆用运动体控制系统呈现出数字化、智能化、网络化、无人化的发展趋势.面向未来作战需求,陆用运动体控制系统必须更加高效、可靠、自主与智能.本文针对陆用运动体控制系统的环境与态势感知,火力指挥与控制,多平台协同以及维修保障与健康管理对当前主要研究成果和最新进展做了简要综述.在总结国内外的现有研究成果的基础上,指出了目前存在的挑战与未来的研究方向.

数字化陆用武器系统中的建模、优化与控制

从复杂一体化武器系统的体系结构设计与优化、一体化指挥控制中的优化与决策、高速多维度运动体的参数辨识与状态估计、多智能平台的协同控制、非线性随动系统建模与控制五个方面阐述了数字化陆用武器系统中涉及的的建模、优化与控制问题,涵盖了陆用武器系统中的指挥控制、火力控制和武器平台的控制.在对五个方面的国内外研究现状进行论述与分析的基础上,指出需要进一步研究的问题和未来研究展望.

空间多体绳系编队动力学与控制研究综述

针对空间多体绳系编队的构型进行了分类,分析了国内外对绳系编队动力学模型的研究现状,并总结了常用于绳系系统动力学模型建立的三种系绳模型。此外,对绳系编队全流程控制,包括绳系编队构型形成、构型稳定保持以及刚体姿态机动控制进行了梳理和分析,同时对现有的地面试验装置及方法进行了概括。最后针对目前绳系编队的动力学建模与控制、地面试验装置研究中存在的不足进行了总结,对未来的发展方向提出了建议。